[发明专利]起重机回转且变幅运动时消除起重臂振动的方法和系统

摘要

一种起重机回转且变幅运动时消除起重臂振动的方法和系统；该方法建立回转运动和变幅运动的参数对起重臂位移的影响规律的动力学模型，计算起重臂的模态坐标和实时动刚度，根据起重机的模态坐标和起重臂的实时动刚度计算起重臂下一时刻的位移，计算下一时刻斜拉调节绳所需调节的长度以调整起重臂的动刚度；该系统包括斜拉调节绳、激光测距仪、GPS测量仪、三维倾角仪、黑匣子、中控系统、斜拉调节绳与起重臂铰接处模态坐标计算子系统、起重臂动刚度计算子系统、斜拉调节绳与起重臂铰接处位移预测子系统和起重臂动刚度自适应调节子系统。本发明实现了抑制起重臂的振动和摆动，提高了起重臂的稳定性、安全性、可靠性和工作效率。

主权项

1.一种起重机回转且变幅运动时消除起重臂振动的方法，其特征是：首先分析起重机的回转机构和变幅机构同时运行时对起重臂振动的影响规律，建立起重臂振动系统的动力学模型，根据起重臂振动系统的动力学模型推导出起重臂的实时动刚度数学表达式，然后根据实时测量的斜拉调节绳与起重臂铰接处的振动幅值计算起重机的振动模态坐标，斜拉调节绳分为调节起重臂水平摆动的斜拉水平调节绳和调节起重臂竖直振动的斜拉竖直调节绳，根据起重机同时进行回转运动和变幅运动的状态参数计算起重臂的实时动刚度，通过起重臂的振动模态坐标和实时动刚度计算下一时刻的振动幅值以计算所需要调节的斜拉调节绳的长度，从而调整下一时刻起重臂的动刚度，以达到消除起重臂振动的目的；计算起重臂的实时动刚度的过程是：基于起重臂振动系统的动力学模型，将起重臂在空间内的振动分解为起重臂在回转平面内的摆动和起重臂在铅垂面内的振动，推导出起重臂的摆动和振动的实时动刚度分别为：式中，[K′_l]和[K′_h]分别为起重臂的摆动和振动的实时动刚度，β为刚度阻尼系数，m_a为变幅小车的质量，m_b为悬臂梁的单位长度质量，m_l为货物的质量，ρ为变幅位移，为变幅速度，为变幅加速度，ψ为起重臂的回转角度，为回转角速度，l_b为悬臂梁的长度，E为悬臂梁的弹性模量，I为悬臂梁的截面惯性矩，φ_j(ρ)为起重臂的第j阶振型函数，φ′(ρ)、φ″(ρ)分别为φ(ρ)对变幅位移ρ的一阶导数和二阶导数，λ_j为超越方程cosh(λ_jl_b)cosh(λ_jl_b)+1＝0的解；根据以上两个公式和实测的回转角度、回转角速度、变幅位移、变幅速度、变幅加速度和起重量计算起重臂的实时动刚度。